(57)【要約】【課題】設計の自由度を向上し、球面収差を補正するための構成を設けるとともに可動部容量の小型化・軽量化を図る。【解決手段】球面収差補正信号を得るための回折手段としての液晶素子２７を対物レンズから独立し、対物レンズを駆動する対物レンズアクチュエータ２６と液晶素子アクチュエータ２８とを設ける。液晶素子アクチュエータ２８は、対物レンズアクチュエータ２６と略同様の構造であり液晶素子２７を単独で保持する。液晶素子アクチュエータ２８は、液晶素子２７の液晶パターン中心と光軸とが一致するようにサーボ制御部１０９によって制御されている。液晶素子アクチュエータ２８は、トラッキングサーボ信号を利用して対物レンズアクチュエータ２６のトラッキング方向の動きに同期して駆動される。これにより、液晶素子２７を対物レンズ２５から分離して平行光中の任意の位置に配置できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体に対して光ビームを射出する光源と、
上記光源からの光ビームを上記光記録媒体上に集光する対物レンズと、
上記対物レンズを駆動する第１の駆動手段と、
上記光源が射出した光ビーム又は上記光源によって射出された後上記光記録媒体にて反射された反射ビームを回折する回折手段と、
上記回折手段により生じる回折光から上記光記録媒体盤面における球面収差を算出する球面収差算出手段と、
上記球面収差に基づいて上記回折手段を制御し上記反射ビームを補償する球面収差補償手段と、
上記回折手段を駆動する第２の駆動手段と、
光記録媒体にて反射され上記回折手段にて補償された反射ビームを受光して電気信号に変換する受光素子と、
上記第１の駆動手段に同期して上記第２の駆動手段を制御する駆動制御手段と
を備えることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
上記対物レンズ及び上記第１の駆動手段を含む可動光学系と、
上記回折手段、上記第２の駆動手段、上記受光素子、及び上記駆動制御手段を含む固定光学系とに分離されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
上記回折手段は、液晶素子であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項４】
光記録媒体を回転駆動して、送り手段によって該光記録媒体の半径方向に移動される記録再生用の光ピックアップを有し、光記録媒体の回転と光ピックアップの移動とを記録及び／又は再生動作に対応して制御する光学記録媒体記録再生装置において、
上記光ピックアップは、
光記録媒体に対して光ビームを射出する光源と、
上記光源からの光ビームを上記光記録媒体上に集光する対物レンズと、
上記対物レンズを駆動する第１の駆動手段と、
上記光源が射出した光ビーム又は上記光源によって射出された後上記光記録媒体にて反射された反射ビームを回折する回折手段と、
上記回折手段により生じる回折光から上記光記録媒体盤面における球面収差を算出する球面収差算出手段と、
上記球面収差に基づいて上記回折手段を制御し上記反射ビームを補償する球面収差補償手段と、
上記回折手段を駆動する第２の駆動手段と、
光記録媒体にて反射され上記回折手段にて補償された反射ビームを受光して電気信号に変換する受光素子と、
上記第１の駆動手段に同期して上記第２の駆動手段を制御する駆動制御手段と
を備える
ことを特徴とする光学記録媒体記録再生装置。
【請求項５】
上記光ピックアップは、
上記対物レンズ及び上記第１の駆動手段を含む可動光学系と、
上記回折手段、上記第２の駆動手段、上記受光素子、及び上記駆動制御手段を含む固定光学系とに分離される
ことを特徴とする請求項４記載の光学記録媒体記録再生装置。
【請求項６】
上記回折手段は、液晶素子であることを特徴とする請求項４記載の光学記録媒体記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体（ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ，ＣＤ−Ｒ／ＲＷ等の光ディスク）球面収差を補正する球面収差補償方法を適用した光ピックアップ及び光学記録媒体記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの記録密度は、記録再生する光スポットの大きさλ／ＮＡ（λ：光波長、ＮＡ：対物レンズ開口数）によりほぼ制限される。したがって、記録媒体の大容量化のためには記録再生光の波長を短くするか、開口数を大きくすることが必要である。記録再生光の波長を短くする方法として、近年、波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザの開発が進んでいる。また、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくする技術の一例として、２群２枚の対物レンズを用いてＮＡを最大０．８５まで高める手法がある。しかし、ＮＡが大きくなることにともない光学系のずれや、ディスク基板の厚さと傾きによる誤差などで発生する収差が増大する問題がある。
【０００３】
また、上述のように光記録媒体に書き込む情報信号の高密度化を実現するために、高ＮＡ化、記録膜の多層化等を行った場合、例えば、２０μｍ〜３０μｍという層間距離分に相当する距離だけディスク基板の表面から記録層に至るまでのディスク基板の厚みが変化することになる。ディスク基板の厚みに変化が生ずると、球面収差の発生量が変化し、高密度化された光ディスクでは、情報信号の書込及び読出ができない場合もある。一般に、基板厚、対物レンズの開口数（ＮＡ）、波長及び球面収差の間には、以下の関係式が成り立つことが知られている。
【０００４】
球面収差∝ΔＤ×｛（ｎ２−１）／ｎ３｝×（ＮＡ）４／λ
【０００５】
ただし、上式において、Ｄは基板厚、ΔＤは基板厚の差、ｎは基板の屈折率である。上式によれば、球面収差の発生量は、対物レンズの開口数の４乗に比例し、開口数を大きくするに連れて球面収差の発生量も大きくなる。そのため、情報信号の高密度化を図ろうとするほどディスク盤面の基板厚みの僅かな変動の検出・補償が必須となる。
【０００６】
例えば、ディスク傾きにより発生するコマ収差に関しては基板の厚さを０．１ｍｍまで薄くすることで低減し、基板厚さ誤差により発生する球面収差は、光ディスク表面と記録面との焦点ずれ信号の差から基板厚さを検出し、この検出信号に基づいて２枚のレンズの間隔を変えるなどして補償している。球面収差を補償する手法の１つとして液晶層にて透過光の波面を変化させて収差を補正する機能を有する球面収差補正液晶を用いる手法がある。この液晶収差補正素子は、例えば、対物レンズに光軸を一致させて搭載することによりトラッキング時に対物レンズと液晶収差補正素子とが一体に動く（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この手法の場合、収差を補正するには液晶パターンの中心と光軸とが一致していることが必要であるため、対物レンズに対して球面収差補償用液晶素子を位置決めして、これらをともに２軸アクチュエータに搭載している。また、固定しない対物レンズに対して固定しないまでも、第１のレンズである対物レンズと一体化して駆動される球面収差補正用アクチュエータ上に搭載される第２のレンズとのレンズ間隔を変更することにより球面収差を補正する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
しかし、上述した技術では、２軸アクチュエータに搭載することによって可動部の質量が増し、アクチュエータの応答感度が低下する。また、可動部に対して、従来のフォーカス・トラッキング駆動以外に液晶素子の駆動用信号を供給する必要があり、可動部の構造が複雑になってしまう。例えば、２軸アクチュエータの可動部は、従来４本ワイヤーで支持されているが、液晶素子を搭載することによって制御線を含めると６本或いは８本のワイヤーで支持しなくてはならない。そのため２軸アクチュエータの可動部容量が増し、薄型化・軽量化に適用できない等の問題点があった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３１９１７２号公報
【特許文献２】特開２００１−３０７３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した従来の実情に鑑みてなされたものであり、設計の自由度を向上し、球面収差を補正するための構成を設けるとともに可動部容量の小型化・軽量化を図ることができる光ピックアップ及び光学記録媒体記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光ピックアップは、対物レンズを第１の駆動手段にて駆動し、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームを回折する回折手段を第２の駆動手段にて駆動する。そして、駆動制御手段によって、第２の駆動手段を第１の駆動手段に同期して制御する。
【００１２】
この光ピックアップでは、液晶素子の配置自由度を上げ、設計自由度を上げるために、対物レンズ及び上記第１の駆動手段を含む可動光学系と、回折手段、第２の駆動手段、受光素子、及び駆動制御手段を含む固定光学系とに分離する。また、回折手段は液晶素子であるとする。
【００１３】
また、本発明に係る光学記録媒体記録再生装置は、光記録媒体を回転駆動して、送り手段によって該光記録媒体の半径方向に移動される記録再生用の光ピックアップを有し、光記録媒体の回転と光ピックアップの移動とを記録及び／又は再生動作に対応して制御する装置であって、光ピックアップは、対物レンズを第１の駆動手段にて駆動し、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームを回折する回折手段を第２の駆動手段にて駆動する。
【００１４】
この光学記録媒体記録再生装置の光ピックアップでは、液晶素子の配置自由度を上げ、設計自由度を上げるために、対物レンズ及び上記第１の駆動手段を含む可動光学系と、回折手段、第２の駆動手段、受光素子、及び駆動制御手段を含む固定光学系とに分離する。また、回折手段は液晶素子であるとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る光ピックアップ及び光学記録媒体記録再生装置は、対物レンズから独立した位置であって光源と光学記録媒体との間の平行光中の任意の位置に回折手段を配置し、対物レンズと回折手段とを互いに独立した駆動手段にて駆動し互いに同期させて駆動制御することによって、光学系の設計の自由度が向上する。特に、分離光学系を採用した場合には回折手段及び第２の駆動手段を固定光学系とすることによって可動部分の容積を低減できるため、球面収差補償機能を付与しても可動部の応答動作を損なうことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の具体例として示す光ピックアップは、球面収差を補正することのできる光ピックアップであって、球面収差補正用の液晶素子を対物レンズ駆動用のアクチュエータに搭載せず対物レンズから独立させて、独立したアクチュエータにて別途駆動している。球面収差を補正するためには液晶素子の液晶パターンの中心と光源からのビームの光軸とが一致していることが必要であるが、本具体例では、球面収差補正用の液晶素子を駆動する駆動用アクチュエータは、対物レンズ駆動用アクチュエータと略同様の構造とし、この独立して設ける新たなアクチュエータを対物レンズのトラッキング方向に追従させて駆動している。このようにすると、球面収差補正用の液晶素子を駆動するための独立したアクチュエータの動作は、対物レンズ駆動用のアクチュエータの動作と完全に同期させればよいため、新たな駆動制御信号を必要とせず従来のトラッキングサーボ信号を利用できる。
【００１７】
この発明によれば、従来の光ピックアップに対して、球面収差補正用の液晶素子及びこの駆動機構を付加すればよいため、ディスク下面に配置される機構や素子は、従来の構成と同様にすることができ、新たに付加される球面収差補正機能がドライブの小型化、薄型化、軽量化の自由度を下げることにはならない。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明に係る光ピックアップ及びこの光ピックアップを用いた光学記録媒体記録再生装置の具体例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１に示す光学記録媒体記録再生装置１０１の構成に関して説明する。この光学記録媒体記録再生装置１０１は、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷのような高密度記録媒体である光ディスク１０２を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１０３と、光ピックアップ１０４を光ディスク１０２の半径方向に移動する駆動手段としての送りモータ１０５とを備えている。ここで、スピンドルモータ１０３及び送りモータ１０５は、システムコントローラ１０７からの指令に基づいて制御されるサーボ制御部１０９により所定の回転数で駆動制御される。
【００２０】
図１に示す信号変復調器及びエラー訂正符号ブロック（以下、信号変復調＆ＥＣＣブロックと記す。）１０８は、信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ピックアップ１０４は、信号変復調＆ＥＣＣブロック１０８の指令にしたがって、回転する光ディスク１０２の信号記録面に対し、光源からの光束を記録再生用の１つのメインスポットとトラッキング用の２つのサイドスポットに分離して照射されるように構成されている。
【００２１】
さらに光ピックアップ１０４は、光ディスク１０２の信号記録面から反射されたメインスポット及びサイドスポットに対応する反射光束に応じて、光ピックアップ１０４の光検出手段から出力される各種の信号をプリアンプ１２０及びラジアルスキュー信号処理部１１６に対して供給するように構成されている。
【００２２】
上記プリアンプ１２０は、メインスポット及びサイドスポットに対応して光ピックアップ１０４の光検出手段から出力される各種の信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成できるように構成されている。また、再生対象とされる記録媒体の種類に応じて、サーボ制御部１０９、信号変復調＆ＥＣＣブロック１０８等により、これらの信号に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。
【００２３】
ここで例えば、信号変復調＆ＥＣＣブロック１０８により復調された記録信号がコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェイス１１１を介して外部コンピュータ１３０に送出される。これにより、外部コンピュータ１３０等は、光ディスク１０２に記録された信号を再生信号として受け取ることができる。
【００２４】
また、信号変復調＆ＥＣＣブロック１０８により復調された記録信号がオーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２のＤ／Ａ変換部でデジタルアナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１１３に供給される。そしてこのオーディオ・ビジュアル処理部１１３でオーディオ・ビジュアル処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１１４を介して外部の撮像・映写機器等に伝送される。
【００２５】
光ピックアップ１０４において、例えば、光ディスク１０２上の所定の記録トラックまで移動させるための送りモータ１０５の制御と、光ピックアップ１０４の対物レンズを保持する２軸アクチュエータのフォーカシング方向及びトラッキング方向の制御と、球面収差補正用液晶素子を保持する液晶素子用アクチュエータの制御とは、それぞれサーボ制御部１０９により行われる。
【００２６】
また、レーザ制御部１２１は、光ピックアップ１０４におけるレーザ光源２１を制御しており、レーザ光源２１の出力パワーを記録モード時と再生モード時とで制御する構成になっている。
【００２７】
ラジアルスキュー信号処理部１１６は、光ピックアップ１０４の光検出手段から出力される信号、すなわち光ディスク１０２に形成したウォーブルグルーブに沿いトラッキングサーボを行うときに、メインスポットに対応する反射光束を受光することにより上記光検出手段からサイドスポット毎に出力されるウォーブル信号との位相誤差を検出し、かつこの両位相誤差の差分から光ディスク１０２の傾き方向と傾き量とを含むスキュー信号を生成するものである。
【００２８】
ラジアルスキュー信号処理部１１６から出力されるスキュー信号は、光ピックアップ１０４をその光軸（対物レンズの光軸）が光ディスク１０２の信号記録面に直交するように揺動させるスキュー用駆動手段であるスキューアクチュエータ１１７に供給されるように構成され、またこのスキューアクチュエータ１１７は、ラジアルスキュー信号処理部１１６からのスキュー信号に基づいて駆動制御されるスキューサーボ信号処理部１１８を備える。上記スキューサーボ信号処理部１１８は、システムコントローラ１０７からの制御指令に基づいて制御できるように構成されている。
【００２９】
次に、図２を用いて本発明に係る光ピックアップ１０４の構成について説明する。光ピックアップ１０４は、記録再生ビームの出射系として、図２に示すように、記録再生用の光束を出射するレーザ光源２１と、このレーザ光源２１の光束出射方向に配置され、この光束を平行光にするコリメータレンズ２２と、コリメータレンズの光出射側に配置された偏光ビームスプリッタ２３と、偏光ビームスプリッタ２３を透過した平行光束を垂直方向に反射する立上ミラー２４と、光源からの平行光束を光ディスク１０２上に集光する対物レンズ２５と、この対物レンズを駆動する対物レンズアクチュエータ２６とを備えている。
【００３０】
また、検出系として、光ディスク１０２にて反射され立上ミラー２４にて導かれた反射光に含まれる球面収差誤差を補正するグレーティングとしての液晶素子２７と、液晶素子を駆動する液晶素子アクチュエータ２８と、光ディスク１０２にて反射され液晶素子を透過した光束を受光して電気信号に変換する光検出器３０とを備えている。偏光ビームスプリッタ２３にて反射された収差補正光束は、集光レンズ２９によって光検出器３０上に集光される。
【００３１】
対物レンズアクチュエータ２６は、対物レンズ２５を保持して、これをフォーカシング方向及びトラッキング方向に可動な２軸アクチュエータであってサーボ制御部１０９により制御されている。
【００３２】
液晶素子２７は、往路に設ける場合、レーザ光源２１から光ディスク１０２までの間の任意の平行光中に配置でき、復路に設ける場合、光ディスク１０２から光検出器３０までの任意の平行光中に配置できるが、本具体例にて使用する液晶素子２７は、往路用と復路用の２枚の液晶素子を張り合わせ、さらに往路に作用する液晶と復路に作用する液晶とを切り分けるために波長板を張り合わせて構成されたものであり、この素子を使用することで液晶素子を１ユニットにしている。本具体例において液晶素子２７は、図２に示す位置に設けられているが、往路と復路が重複する平行光中であれば、任意の位置に配置することができる。
【００３３】
液晶素子アクチュエータ２８は、対物レンズアクチュエータ２６と略同様の構造であり、液晶素子２７を単独で保持している。この液晶素子アクチュエータ２８は、液晶素子２７の液晶パターン中心と光軸とが一致するようにサーボ制御部１０９によって制御されている。また、対物レンズアクチュエータ２６のトラッキング方向の動きに同期して駆動されている。液晶素子アクチュエータ２８は、対物レンズアクチュエータ２６と同様の構成でよいため、制御信号は、対物レンズアクチュエータに対するトラッキングサーボ信号を利用することができる。
【００３４】
このように液晶素子２７を対物レンズ２５と分離し、かつ対物レンズ２７と同期して駆動すれば、球面収差誤差を補正するグレーティングとしての液晶素子２７を平行光中の任意の位置に配置できる。これは、液晶素子２７に対する給電、放熱対策、可動部の簡素化・軽量化等において非常に有益である。本具体例では、図１に示すように、立上ミラー２４、対物レンズ２５、対物レンズアクチュエータ２６を可動部光学系３１とし、残りの構成を固定部光学系３２として分離している。
【００３５】
ここで、液晶素子による球面収差の補正方法の一例を説明する。液晶素子によって、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後、光記録媒体にて反射された反射ビームを回折し０次回折光と±１次回折光の各回折光強度から光記録媒体の盤面の厚み誤差を生成する手法があげられる。
【００３６】
本具体例では、光ディスク盤面上にて反射されたレーザ光を液晶素子２７によって回折し、主光束（０次光）と副光束（±１次光）とに分岐させる。主光束は、後述する光検出器３０の受光面の一の光検出素子上にスポットを形成する光束であり、一対の副光束は、互いに逆方向の極性を有する一定の収差を有し、受光面の一の光検出素子上に形成される主スポットに対して離間した位置にある他の光検出素子上にスポットを形成する光束である。一対の副光束が有する収差は、光ディスク１０２の盤面に形成された光ディスク表面保護層によって生じる球面収差になっており、互いに逆方向の極性を有し収差量が等しい。
【００３７】
レーザ光源２１は、図示しない駆動回路により駆動されレーザ光を発射する。レーザ光源２１から発射されたレーザ光は、コリメータレンズ２２によって平行光束となり、偏光ビームスプリッタ２３を透過した後、対物レンズ２５に到達する。対物レンズ２５は、レーザ光束を光ディスク１０２の記録面に収束させる。
【００３８】
光ディスク１０２の記録面で反射した光束は、対物レンズ２５にて平行光束にされた後、液晶素子２７を透過する。液晶素子２７は、反射レーザ光の０次回折光及び±１次回折光を発生させる。液晶素子２７で発生した０次回折光及び±１次回折光の３回折光は、偏光ビームスプリッタ２３にて反射され集束レンズ２９を透過後、光検出器３０の受光面に到達する。光検出器３０は、検出信号を収差信号処理部３３に送る。
【００３９】
収差信号処理部３３は、液晶素子２７で回折されたディスク盤面上での反射レーザ光の０次回折光及び±１次回折光の３回折光の検出信号より収差信号を生成する。収差信号処理部３３から出力される収差信号は、収差制御部３４に送られる。
【００４０】
収差制御部３４は、液晶素子２７の光軸と対物レンズの光軸とが一致するように液晶素子アクチュエータ２８を制御するとともに、収差信号処理部３３からの収差信号に基づいて液晶素子２７を駆動制御する。この収差制御部３４は、サーボ制御部１０９からの制御指令に基づいて制御されている。
【００４１】
以上説明したように、本発明の具体例として示す光ピックアップ１０４は、球面収差補正機能を有しつつも小型化・薄型化が実現されている。また、従来の光ピックアップの構成に対して、球面収差補正用の液晶素子及びこの駆動機構を付加すればよいため、可動部分の機構や素子は、従来の構成と同様にすることができ、新たに付加される球面収差補正機能がドライブの小型化、薄型化、軽量化の自由度を下げることにはならない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷのように高密度化された記録媒体において、高ＮＡ化、記録膜の多層化等を行った場合に無視できなくなるディスク基板の厚み変化により生じる球面収差を補償する構成を備える光ピックアップであれば適用可能であって、反射レーザ光を回折する液晶素子とこの液晶素子を駆動するアクチュエータを対物レンズ及びこのレンズのアクチュエータと分離して設ければよい。そのため、従来のピックアップに球面収差補正用の液晶素子及びこの駆動機構を単に付加すれば実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の具体例として示す光学記録媒体記録再生装置を説明する構成図である。
【図２】本発明の具体例として示す光ピックアップを説明する構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
２１    レーザ光源，  ２２    コリメータレンズ，
２３    偏光ビームスプリッタ，  ２４    立上ミラー，  ２５    対物レンズ，
２６    対物レンズアクチュエータ，  ２８    液晶素子アクチュエータ，
３０    光検出器，  ３１    固定部光学系，  ３２    可動部光学系，
３３    収差信号処理部，  ３４    収差制御部，
１０１    光学記録媒体記録再生装置，  １０２    光ディスク，
１０４    光ピックアップ，  １１６    ラジアルスキュー信号処理部
【図１】
2005129125.tif 000003
【図２】
2005129125.tif 000004